CA1171938A - Controleur automatique de temperature, de chauffage d'air conditionne et d'humidite sensible au mouvement et a la lumiere - Google Patents
Controleur automatique de temperature, de chauffage d'air conditionne et d'humidite sensible au mouvement et a la lumiereInfo
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Abstract
Le contrôle de température dans les systèmes de chauffage électrique en milieu résidentiel se fait généralement au moyen de ther-mostats fonctionnant sur le principe de la dilatation thermique des métaux et qui sont placés dans les différentes pièces de la résidence. Dans la présente invention, il est proposé de concevoir un contrôleur électronique de température lequel est pourvu d'une meilleure stabilité et d'une meilleure sensibilité en température et qui est conçu pour fonctionner à des régimes de température préétablis tout dépendant de la présence d'occupants et/ou la présence d'éclairage dans chacune des pièces de la résidence. Un microordinateur assure la régulation de la température aux valeurs préétablies au moyen d'un contrôleur de type proportionnel-intégral-différentiel, lequel fournit des signaux de contrôle en fonction, des températures préétablies et de la température ambiante de la pièce de la résidence lesquels signaux contrôlent la puissance de chauffage moyenne des éléments chauffants de la pièce de la résidence. Un tel contrôleur électronique permet de régulariser la température de façon automatique et d'économiser l'énergie de chauffage lorsque les pièces de la résidence sont inoccupées et/ou non-éclairées. Un tel contrôleur électronique peut également être utilisé comme thermomètre électronique, système d'alarme, détecteur de feu ou peut asservir un quelconque dispositif énergétique tel un système de ventliation, d'air climatisé, ou de réglage d'humidité lors d'un changement dans l'occupation de la pièce ou dans l'éclairage de la pièce.
Description
~71938 MEMOIRE DESCRIPTIF
1) La presente invention se rapporte à un système de controle automatique de l'installation de chauffage electrique en milieu resi-dentiel. Un controleur electronique permet de regulariser de façon automatique la temperature dans chaque pièce de la residence selon que ladite pièce est occupée ou non et/ou eclairée Otl non.
1) La presente invention se rapporte à un système de controle automatique de l'installation de chauffage electrique en milieu resi-dentiel. Un controleur electronique permet de regulariser de façon automatique la temperature dans chaque pièce de la residence selon que ladite pièce est occupée ou non et/ou eclairée Otl non.
2) Les thermostats actuellement en usage en milieu residen-tiel fonctionnent pour la plupart sur le principe de la dilatation des metaux, comme par exemple le thermostat de Welker et al brevet U.S.
2,873,368. Ces thermostats ont une sensibilite thermique limitee.
Certains systèmes de régulation thermique permettent de re-duire la consommation d'energle de chauffage en baissant la température durant certaines périodes de la journée lesquelles sont fixées au moyen d'une horloge mécanique ou electrique. C'est le cas, par exemple, pour les brevets canadiens de Carlson (741 463), Rudolph (1035448), Levine 11,114,474~ et Wong (1117 625). Toutefois, ces systèmes n'offrent pas de flexibilite et necessitent un reajustement chaque fois qu'il y a changement dans la régularité de l'occupation de la pièce ou de la résidence en question.
Une autre methode de regulation thermique parfois suggeree est de baisser la température préetablie du thermostat avant que l'uti-lisateur ne quitte sa residence et de retablir la température nominale sitôt que l'utilisateur retourne à sa residence. Une telle methode permet en effet d'economiser en energie de chauffage. Toutefois, elle presente l'inconvenient de ne pas etre automatique. De plus, l'usager hésite à employer cette methode car il préfère entrer dans sa résidence alors que celle-ci est dejà rechauffee à la temperature nominale.
2,873,368. Ces thermostats ont une sensibilite thermique limitee.
Certains systèmes de régulation thermique permettent de re-duire la consommation d'energle de chauffage en baissant la température durant certaines périodes de la journée lesquelles sont fixées au moyen d'une horloge mécanique ou electrique. C'est le cas, par exemple, pour les brevets canadiens de Carlson (741 463), Rudolph (1035448), Levine 11,114,474~ et Wong (1117 625). Toutefois, ces systèmes n'offrent pas de flexibilite et necessitent un reajustement chaque fois qu'il y a changement dans la régularité de l'occupation de la pièce ou de la résidence en question.
Une autre methode de regulation thermique parfois suggeree est de baisser la température préetablie du thermostat avant que l'uti-lisateur ne quitte sa residence et de retablir la température nominale sitôt que l'utilisateur retourne à sa residence. Une telle methode permet en effet d'economiser en energie de chauffage. Toutefois, elle presente l'inconvenient de ne pas etre automatique. De plus, l'usager hésite à employer cette methode car il préfère entrer dans sa résidence alors que celle-ci est dejà rechauffee à la temperature nominale.
3) Les inconvenients decrits plus haut peuvent être surmon-tés en utilisant un detecteur de temperature electronique et un regu-lateur de temperature electronique lesquels permettent une sensibilite thermique et une stabilite thermique accrues, assurant ainsi un meilleur ,, .
1~71'338 confort à l'usager. De plus, un detecteur de mouvement et un detecteur de lumière sont disposes dans les differentes pièces de la residence de fa~con à pouvoir economiser en energie de chauffage lorsque lesdits dé-tecteurs ne décèlent ni mouvement ni lumière. De la sorte, la régula-tion thermique s'effectue de fa~con automatique sans qu'il y ait besoin d'ajuster la temperature durant toute la periode d'utilisation du sys-tème de chauffage. Un microordinateur assure un ajustement et une stabilisation rapides aux nouvelles temperatures au moyen d'un contrale de type proportionnel-integral-différentiel, lequel détermine la puis-sance de chauffage moyenne des élements chauffants de la pièce de la re-sidence. De la sorte, l'invention permet un système de contrôle de temperat-ure hautement sensible, automatisé, rapidement stabilisé et présentant un avantage certain du point de vue de la consommation éner-getique.
1~71'338 confort à l'usager. De plus, un detecteur de mouvement et un detecteur de lumière sont disposes dans les differentes pièces de la residence de fa~con à pouvoir economiser en energie de chauffage lorsque lesdits dé-tecteurs ne décèlent ni mouvement ni lumière. De la sorte, la régula-tion thermique s'effectue de fa~con automatique sans qu'il y ait besoin d'ajuster la temperature durant toute la periode d'utilisation du sys-tème de chauffage. Un microordinateur assure un ajustement et une stabilisation rapides aux nouvelles temperatures au moyen d'un contrale de type proportionnel-integral-différentiel, lequel détermine la puis-sance de chauffage moyenne des élements chauffants de la pièce de la re-sidence. De la sorte, l'invention permet un système de contrôle de temperat-ure hautement sensible, automatisé, rapidement stabilisé et présentant un avantage certain du point de vue de la consommation éner-getique.
4~ Relativement aux dessins qui illustrent la réalisation de l'invention, La figure 1 represente le schema fonctionnel de l'ensemble du contrôleur automatique de temperature sensible au mouve-ment et à la lumière, La figure 2 represente les etats du système correspondant aux diverses possibilites de presence ou d'absence de mouvement et d'éclairage, La figure 3 illustre le schema fonctionnel de l'unite detect-rice de mouvement, La figure ~ représente le schéma fonctionnel de l'unité détect-rice de lumière, La figure 5 represente la courbe du comparateur hysteresis associé à l'unité détectrice de lumière, La figure 6 représente le schéma fonctionnel de l'unité dé-tectrice de température, :
, , , 71~3~8 La figure 7 représente le schéma fonctionnel du panneau de contrôle, La figure 8 illustre le tableau d'affichage, La figure 9 représente le schéma fonctionnel de l'unité d'ali-mentation de secours, La figure lO représente le schéma fonctionnel de l'unité de contrôle de puissance du radiateur, La figure ll illustre le principe d'opération de l'unité de traitement numérique.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux schémas fonctionnels représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes de réalisation du système de contrôle de température.
L'invention comprend les éléments fonctionnels suivants:
Une unité detectrice de mouvement 1 laquelle transmet à
l'unité de traitement numerique 2 l'etat d'occupation de la pièce.
Un detecteur de lumière 3 lequel transmet à ladite unité de traitement numérlque 2 l'état d'éclairage de la pièce.
Un détecteur de température 4 lequel transmet à ladite unité
de traitement-numérique 2 la lecture de la température ambiante.
Quatre grandeurs de température présélectionnées et ajustables, correspondant aux températur~s désirées selon l'état du système, les~
quelles sont mises en memoire dans l'unite de traitement numerique 2 à
partir du panneau de contrôle 5. L'etat du système represente l'une des quatre possibilites suivantes: presence de mouvement dans la pièce et eclairage de la pièce, Tl, 12, absence de mouvement dans la pièce et eclairage de la pièce, T2, 13, presence de mouvement dans la pièce et obscurite de la pièce, T3, 14l et absence de mouvement dans la pièce et obscurite de la pièce, T4, 15.
Une unite d'alimentation de secours 6 laquelle maintient les valeurs preselectionnees de temperature dans la mémoire de l'unité de .
3&~
traitement numérique 2 en cas de panne d'alimentation du secteur 56.
Une unite d'alimentation principale 8 laquelle permet d'obtenir les tensions regulees à partir de la source d'alimentation alternative du secteur 56 afin d'alimenter les amplificateurs et les circuits numeriques utilises ou d'autres types de circuit.
Un detecteur de zero 7 de l'alimentation du secteur 56 lequel permet de construire une base de temps à l'unite de traitement nume-rique 2, ladite base de temps servant à construire les differents compteurs utilises au sein de l'unite de traitement numerique 2.
Une unite de traitement numerique 2 laquelle delivre:
- un signal de contrôle aux radiateurs electriques 9 via une unité de contrôle de puissance 10 - une lecture de la temperature ambiante et de l'etat du système ainsi que les lectures des temperatures préselec-tionnees dans une unite d'affichage 11.~
L'ensemble des elements du système sont places dans un pre-mier module dit module "1", localise sur un mur de la pièce, l'unite de contrôle de puissance de chauffage 10 des radiateurs 9 etant placee dans un second module dit module "2, situe à même la plaque de recouvrement du radiateur, et ce, afin que l'unite de contrôle de puis-sance 10 n'influence pas la lecture du detecteur de temperature. Le module "1" et le module 2" peuvent être combines si toutefois l'unite de contrôle de puissance 10 est thermiquement isolee du capteur ther-mique du detecteur de temperature 4.
a) Le detecteur de mouvement 1~ fonctionnant sur le principe de l'effet Doppler, sur le principe des variations du rapport d'ondes stationnaires des ondes emises par une antenne, sur le principe de la detection infrarouge, sur le principe des cellules photoelectriques, ou sur le principe de la mise en action d'un relais, et qui fournit à -l'unite de traitement numerique~2 l'information binaire se rapportant à Ia présence ou l'absence de mouvement dans la pièce.
4 _ : ' ' :~L7193~3 L'unité detectrice de mouvement 1 comprend un detecteur de mouvement 16 utllisant une source d'emission electromagnetique ou ultrasonique et dote d'une puissance d'emission ajustable. Le signal de sortie correspondant à la presence ou l'absence de mouvement dans la pièce de la residence passe par un amplificateur 17 de gain ajustable et par un detecteur de seuils ajustables VS e~ VT, lesquels determinent la sensibilite du système de detection, le detecteur de seuils 18 com-mandant une bascule dont l'etat binaire de sortie represente l'etat d'occupation de la pièce, ledit etat binaire etant acheminé à l'unite de traitement numerique 2.
Il est egalement possible de detecter l'etat binaire corres-pondant à l'etat d'occupation de la pièce de la residence au sein même de l'unite de traitement numerique, au cas où la tension de signal de sortie du detecteur de mouvement est convertie sous forme numerique de sorte que l'amplification, la detection de seuils et la fixa~ion de l'état du système soient faits sous forme numerique, à l'exterieur ou à ~ , l'interieur de l'unite de traitement numerique. L'amplification peut être une amplification numerique. Les niveaux numeriques ajustables desdits seuils peuvent être determines par des potentiomètres dont les lectures de tension passent par un convertisseur analogique-numerique.
; ~ Ils peuvent également être mis en memoire au sein de l'unité de traite- ~ -ment numerique, un contrôle d'incrementations numeriques supplementai-res au panneau de contrôle pouvant faire varier lesdits niveaux numeri-ques lesquels sont compares au niveau numérique du signal de sortie de l'amplificateur au moyen de circuits logiques, afin de determiner les transitions de l'etat du système lesquelles declenchent une bascule dont les niveaux de sortie representent l'etat d'occupation de la pièce.
Alternativement, des circuits comparateurs de sequences num8riques cor-respondant à des echantillons successifs du signal de sortie du detec-30 teur de mouvement, peuvent servir à detecter les transitions de l'etat du système. ~ ~;
:~5L'71~38 b) Un détecteur de lumière 3 comportant un capteur 19 (resis-tance photosensible ou phototransistor) dont la sensibilite est a~us-table et dont le signal electrique de sortie qui depend de l'etat d'eclairage passe par un amplificateur de gain ajustable 20 et un com-parateur hysteresis 21 avec deux tensions de reference ajustables V et Vy, de fac~on à éviter des oscillations dans le cas de situation de ~clair-obscur. La sortie du comparateur hysteresis 21 est acheminee vers l'unite de traitement numérique 2.
La figure 5 represente la courbe d'hysteresis du comparateur hystérésis, dont les seuils V et V déterminent les états binaires de sortie 22 et 23.
Il est également possible de brancher le signal de sortie du capteur de lumière 19 à l'unité de traitement numérique 2, laquelle determinera l'etat d'eclairage de la pièce ainsi que les changements de l'etatd'eclairage selon un principe d'operations numeriques tel que de-crit dans le cas de la determination numerique de l'etat d'occupation de la pièce. Les tensions de reference V et Vy peuvent etre eventuel-lement egales si toutefois la lecture de l'état d'éclairage ou les changements de points de consigne du contrôleur lequel délivre un signal de controle au dispositif de variation de température en fonction de ;
la température actuelle et des valeurs de températures préselectionnees en memoire, se font à des intervalles espaces.
c) Un detecteur de temperature 4 lequel comprend un capteur thermique 24 tthermistor, dispositif à semi-conducteur ou autre) dote d'une sensibilité de x mV/~C et dont la sortie est connectee via une unite d'isolation à un amplificateur 25 de gain G dont la sortie ali-mente un convertisseur analogique-numerique 26 lequel peut etre incor-pore dans l'~mite de traitement numerique 2. Dans le cas où le con-vertisseur analogique-numerique 26 n'est pas incorpore à l'unite de traltement numerique 2, un signal de commande de cette dernière 27 synchronise la transmission de l'information numerique 28 du conver-"
9~38 tisseur analogique-numerique 26. Le gain ajustable G ainsi que deux tensions de reference ajustables du convertisseur analogique-numérique 26, permettent de déterminer les températures minimales et maximales du contrôleur ainsi que la sensibilite en temperature, soit Gx mV/~C
laquelle peut être traduite en un nombre approprie de bits/~C.
d) Le tableau de contrôle du système de controle de tempera-ture 5 comprend deux touches de commande 29 et 30 lesquelles determi-nent au sein d'un système de bascules 31 la selection de l'etat du système ainsi que l'incrementation desiree, des signaux de contrôle 32 de l'unite de traitement numerique 2 permettant de lire séquentielle-ment ces deux informations.
Les informations prédéterminees de température correspondant aux états du système Tl, T2, T3 et T4 peuvent être a~ustees aumoyen d'un potentiomètre ou être incrementees de façon numerique avant d'être emmagasinees dans la mémoire d'une unite d'interface d'affichage 33. -Celle-ci achemine les donnees 34 de selection de l'etat actuel du sys-tème et effectue des operations de decodage et d'amplification pour alimenter les données d'affichage 35 au tableau d'affichage 36. Des signaux de contrôle 32 et 37 permettent l'affichage des températures présélectionnées et de l'état du système correspondant sur le tableau d'affichage 36.
e) Le tableau d'affichage 41 peut inclure par exemple des diodes luminescentes, ou un affichage à gaz ou préférablement un affi-chage au cristal liquide. La sélection de l'état du système 38 et 39 et la température correspondante 40 apparaissent sur un tableau d'affi-chage 41 sous forme alphanumérique, les lettres ou les chiffres étant illuminés séquentiellement de façon à ce que la persistance rétinienne de l'usager permette un visionnement continu desdits lettres ou chif-fres. Un indicateur supplémentaire 42 peut montrer si l'affichage est celui de la tsmpérature ambiante.
Un exemple de contrôle simpIe du point de vue de l'usager ~L~7~1938 consiste à faire en sorte que les lectures de température 40 soient in-crémentées tant que l'usager maintient son doigt sur la touche d'incré-mentation 29, et que la touche de commande de sélection 30 soit activée, tandis que les lectures de sélection de l'état du système 38 et 39 soient représentées à chaque nouvelle pression de la touche de commande de sélection 30 par l'usager. Cette dernière pourra commander l'affi-chage successif de 40, de 38, 39 et 40, de 38, 39, 40 et 42, de 42 ou encore aucun affichage.
Au cas où la touche de commande de sélection 30 resteaction-née indéfiniment, il est possible de pourvoir à un retour automatique àl'affichage de la température ambiante au bout d'un délai fixé à
l'avance.
Au cas où la touche de commande d'incrémentation 29 est ac-tionnée sans que la touche de commande de sélection 30 le soi~, 11 est possible de pourvoir a l'affichage de la température presélectionnée correspondant à l'état du système actuel.
Il est egalement possible de retarder légèrement l'affichage 38 et 39 lors des variations de T2 à Tl, et de T4 à T3, afin de permet-tre à l'usager de vérifier le fonctionnement du détecteur de mouvement 20 et du détecteur de lumière. -f) Une unité d'alimentation de secours 6 comprenant un char-geur automatique~43 d'une batterie 44, lesquels alimentent un second régulateur de secours 45, lequel sert à alimenter les circuits de mémoire de l'unité de traitement numérique 2. La batterie 44 est con-nectée au régulateur de secours 45 au cas où la source d'alimentation du secteur 56 est absente et que l'interrupteur principal du système de contrôle de température est actionné. Le chargeur automatique 43 agit de telle sorte que la batterie est chargée lorsque sa tension 46 baisse au-dessous d'un premier seuil et que la charge de la batterie cesse lorsque la tenslon de la batterie dépasse un second seuil. De plus, au cas où l'alimentation du secteur 56 est absente et que la tension de la ~73~938 batterie baisse au-dessous d'un seuil critique, un autre détecteur de seuil situé dans le régulateur de secours cesse l'alimentation des cir-cuits de memoire de l'unite de traitement numerique. Une protection supplementaire consiste à empêcher la batterie de se decharger dans le chargeur automatique 46, au moyen d'une diode 46 par exe~ple.
g) Une unite de traitement numerique 2, laquelle peut être constituée d'unités logiques, de microprocesseurs, d'un ~icroordinateur ou d'un miniordinateur, et qui compare régulièrement la température ac-tuelle et la température désirée en vue d'effectuer une correction de type PID (proportionnel-intégral-différentiel) de l'écart entre ces températures. Le signal de sortie u(t) du régulateur PID est fonction du signal d'entrée e(t) comme suit: "
Ti ~ d _ ]
où les con~tantes K, Ti et Td sont choisies de facon à optimiser la ré-ponse du régulateur de température en termes de temps de montée, de dé-passement, de temps de stabilisation et de régime permanent.
L'équation précédente est traduite sous forme numérique par une des méthodes d'analyse numérique. Par exemple, la sortie u(k) du régulateur PID pourra obéir à loi de récurrence suivante:
u(k) - u(k-l) = Q0 e(k) ~ Ql e(k-l) ~ Q2 e(k-2) Oa les constantes Qo~ Ql et Q2 sont reliées aux constantes K, Ti et Td et la période d'échantillonnage To du convertisseur analogique-numéri-que associé à l'unité de traitement numérique 2.
L'unité de traitement nu~érique 2 délivre un signal de com-mande lequel détermine le nombre de cycles par seconde durant lesquels le radiateur est en fonction. Ce nombre de cycles peut varier de 0% à
100% d'un certain nombre de cycles de la source d'alimentation princi-pale. Le signal de commande de l'unité de traitement numérique peut être une série d'impulsions lesquelles peuvent être traitées pour former une série d'impulsions modulées analogiquement ~modulation d'impuIsions _ g _ ' ~ ' ~71~3~3 en hauteur, modulation d'impulsions en position ou modulation d'impul-sions en duree), laquelle est transmise à l'unite de contrôle de puis-sance lO.
Dans le cas d'impulsions modulees en duree, l'impulsion mo-dulee en duree passe par un amplificateur de courant 50 au sein du module "l" 51, puis est transmise electriquement à une unite d'isola-tion 52 - amplificateur suiveur, ou preferablement isolateur electro-optique - localisee dans l'unite de contrôIe de puissance lO au sein du module '12" 48 et alimente la gachette d'un commutateur de puissance tel un relais ou un commutateur de puissance à semiconducteur - triac 55, SCR, ou autre - branche en serie au radiateur 9 au secteur 56.
Dans le cas où l'unité de traitement numérique utilise des bases de temps derivees à partir d'un oscillateur à cristal et non à
partir d'un detecteur de zero 7 du secteur 56, il est possible d'in clure un detecteur de zero du secteur 56 dans l'unite de contrôle puis-sance lO au sein du module "2" 48. Les impulsions de sortie du detec-teur de zéro serviront à declencher un premier commutateur de puissance lequel est polarise par l'impulsion modulee en duree provenant de l'uni-te de traitement numerique 2 et la sortie duquel sert à declencher un : 20 second commutateur de puissance branche en serie au radiateur 9 au secteur 56. De la sorte, nous assurons que les temps de commutation du radiateur s'effectuent lors des detections de zero:du secteur 56, mini-misant ainsi les possibilites de transitoires sur le secteur.
Des circuits d'interface supplementaires sont eventuellement ajoutes afin de rendre l'unite de traitement numerique 2 compat1ble du point de vue des technologies transistors/CMOS à l'unite d'interface d'affichage 33, à l'unite detectrice de mouvement l, au detecteur de :
lumière 3, au detecteur de temperature 4, au panneau de contrôle 5 au detecteur de zero 7 et à l'unite de contrôle de puissance lO. ~ :
Un même commutateur de puissance peut actionner plusieurs radiateurs en parallèle; plusieurs radiateurs independants peuvent être ' ''\ :
actionnes par plusieurs commutateurs de puissance lesquels sont con-trôles par l'impulsion modulee en duree parvenant de l'unitede traite-ment numerique 2.
L'unité de traitement numérique 2 peut être un microordina-teur possedant deux etats de travail, l'etat de traitement et l'etat de preselection: en etat de traitement, le système prelève l'information concernant les différents detecteurs, et ~ait les calculs necessaires pour controler le circuit de contrôle de puissance 10. Lorsque la touche de selection d'etat du système 30 est actionnee par l'usager, le 0 microordinateur passe à l'etat de preselection, etat dans leque:L les signaux achemines au circuit de contrôle de puissance 10 sont ceux qui preexistaient avant la mise en action des touches de commande de selec-tion 30 et d'incrementation 29. Une fois que la touche de commande de selection n'est plus actionnee, le ml~roordinateur passe de l'etat de preselection à l'etat de traitement après un delai determine, suite à
quoi l'esemble des minuteries du microordinateur sont reinitialisees.
Le logiciel du microordinateur comprend deux routines princi-pales. La première rou-tine effectue les operations suivantes: contrôle de l'unite de contrôle de puissance 10, contrôle de l'unite detectrice de mouvement 1, contrôle du détecteur de lumière 3, contrôle du detec-teur de temperature 4, demande d'affichage de nouvelles donnees, chacun desdits contrôles pouvant être echantillonné à des temps determines par des compteurs appropries, et calcul des termes de l'equation du regula-teur proportionnel-integral-differentiel. La seconde routine effectue les operations suivantes: initialisation des variables de travail, initialisation d'une valeur binaire test dans la memoire du microordina-teur afin de verifier l'alimentation de secours 6 du microordinateur, contrôLe de la touche d'incrementation 29, contrôle de la touche de selection 30 et initialisation d'un delai de temps pour l'affichage des transitions de I'etat du système. Par mesure de securite, il est prevu qu'en cas de perte d'alimentation du secteur 56, les valeurs preselec-, .
tionnées de température sont conservees dans une portion definie de lamémoire laquelle est alimentée par une batterie 44. De la sorte, le système peut reprendre les opérations de traitement. Toutefois, le système effectuera un contrôle d'une valeur test placée dans la mémoire du microordinateur afin de prévenir d'une perte des valeurs conservées, laquelle peut être occasionnée par une batterie défectueuse. Dans tel cas, le système de controle de température s'ajustera sur une valeur déterminee de temperature independamment de l'etat du système, et ce, jusqu'à remise à jour de la mémoire programmable. Ladite valeur déter-minee de temperature peut servir à initialiser les compteurs du systèmelors de la mise en action du système de contrôle de temperature.
Dans ce qùi suit, nous decrivons ltensemble des compteurs utilises au sein de l'unite de traitement numerique 2 du controleur electronique de temperature. L'inter-relation de ces compteurs est decrite dans la figure 11 dans laquelle les lignes grasses sont celles des donnees, les lignes simples representent des signaux de controle, et les lignes pointillees representent des signaux de controle bidirec-tionnels.
Un compteur regulateur S9 decide des temps de calculde l'uni-te de regulation 58 de type proportionnel, proportionnel-integral ou proportionnel-integral-differentiel. Ce compteur decide egalement des -~
temps d'echantillonnage des valeurs de temperature ambiante au sein du convertisseur analogique-numerique associe au detecteur de tempera-ture 4.
Un compteur puissance 57 lequel est decremente durant la duree de l'impulsion modulee en duree associee à la sortie du regula-teur 58, f etant la frequence du secteur 56 et k une constante, le radiateur 9 sera actionne pour une duree de 2kx où x peut varier de 0 à 2fS. 2f representera le temps durant leq~el le radiateur 9 est en -marche et k (1 ~ 2f- ) représentera le temps durant lequel le radiateur 1~7~L~38 9 est eteint. La commutation du radiateur 9 se fait par l'intermediaire de l'unite de contrôle de puissance 10.
Le compteur regulateur 59 est subordonne à l'expiration du compteur attente 60 et ce, afin de permettre un calcul du regulateur sur de nouvelles valeurs preselectionnees lors du passage de l'etat de pre-selection à l'etat de traitement. Le compteur attente 60 est initialise lorsque l'unite de traitement numerique passe de l'etat de preselection à l'etat de traitement. Lors du passage de l'etat de traitement à
l'etat de preselection, le compteur puissance 57 continue de fonctionner à la valeur x qui existait à l'etat de traitement et ce, jusqu'au nou~
veau calcul des valeurs de sortie du regulateur 58 qui suit la decre- ;
mentation complète du compteur attente 60.
Le compteur d'echantillonnage 61 de l'unite detectrice de mouvement 1 decide des temps de lecture successifs de l'etat binaire associe à l'lmite detectrice de mouvement 1.
Le comp~eur mouvement 62 est initialise suite ~ une detection de mouvement au sein d'une unite de traitement de mouvement 63 associee au detecteur de mouvement 1. Cette unite de traitemen-t de mouvement 63 associee à la detection de mouvement, permet de changer par le biais ;20 d'un registre pointeur 64, la temperature servant comme point de con-~signe au système laquelle~est localisee dans l'unite de memoire vive65.
La valeur d'initialisation du compteur mouvement 62 depend de l'etatbi-naire associe au detecteur de lumière 3. L'information de l'etat bi-naire associe au détecteur de lumière 3, parvient'via l'unite de traite-ment de mouvement 63 et le compteur d'echantillonnage lumière 66.
Le point de consigne correspondant à l'etat du système Tl, est maintenu pendant une duree Y, laquelle commence à être mesuree lors de l'arrêt de la detection de mouvement dans la pièce. Le point de con-signe correspondant à l'etat du système T3 est maintenu pendant une duree Z, laquelle commence à être me;uree lors de l'arrêt de la detec-tion de mouvement dans la piè~ce. De la sorte,~nous assurons qu'une - 13 - ~
.
~7~38 pièce reste chauffée à une température désirée quand bien même une per-sonne s'absenterait de ladite pièce pendantunedurée inférieure à ~' ou Z.
Le compteur d'échantillonnagede lumière 66 décide des in-tervalles séparant les lectures successives de l'état binaire associé
au détecteur de lumière 3, lesquelles lectures sont transmises au re-gistre pointeur 64 lequel décide laquelle parmi les valeurs de tempéra-ture présélectionnées en mémoire 65, sert de point de consigne au régu-lateur 58.
Le compteur d'affichage 67 détermine à quel moment les don-nées des circuits d'affichage sont mises à jour. Lorsque l'unité detraitement numérique est à l'état de traitement, l'affichage est re-nouvelé toutes les Q secondes. Lors d'un changement de l'état du sys-tème, l'affichage est modifié aprèsundélai de R secondes afin de per-mettre à l'usager d'observer sur le tableau d'affichage les changements de l'état du système, alors que le registre pointeur 64 est mis à jour instantanément.
Lorsque la touche de commande d'incrémentation 29estaction-née alors que l'unité de traitement numérique est à l'état de traite-ment, la température servant comme point de consigne actuel est affi-chée pour une durée S. La touche de commande d'incrémentation 29 amor-.. .
ce par le blais du système de bascules 31, de l'unité de traitement d'af-fichage 68, et de l'unite de traitement de sélection 71, l'extraction de la température prédéterminée servant comme point de consigne au régu-lateur 58, ladite température étant extraite de l'unitéde mémoirevive 65 viale registre pointeur 64 avant d'être acheminéeà l'unitéd'affichage 11.
En état de présélection, toute action de la touche d'incre-mentation 29 amorce une bascule 31 laquelle initialise un compteur en anneau d'incrémentation 69 qui, une fois décrémenté,permettra d'action-:
ner l'unité d'incrémentation 70. Le compteur d'incrémentation 69 est réinitialisé tant que l'usager exerce une pression sur la touche d'in-:"
:
~"
.~
. ~ . . . . . .
crementation 29. L'unite d'incrémentation 70 remet à jour la mémoire 65 et, par ailleurs, remet à jour l'unité d'affichage 11 par le biais de l'unité de traitement d'affichage 68.
Lors du passage de l'état de présélection à l'état de traite-ment, la touche de commandede sélection 30 amorce labascule 31, laquel-le initialise le compteur attente 60, et par ailleurs transmet par le biais de l'unité de traitement d'aEfichage 68 les nouvelles données de température ambiante à l'unite d'affichage 11. Lorsdu passage de l'état de traitement a l'état de présélection, la touche de commande de sélec-tion 30 amorce la bascule31laquelle fait appel auxvaleursprésélection-nées de température emmagasinées dans la mémoire 65 par lebiais de l'uni-té de traitement de sélection 71, de l'unité de traitement d'affichage68, de l'unité de traitement de sélection 71 et du reglstre pointeur 64.
Par ailleurs, un monostable 72 est actionné chaque fois que la touche de commande de sélection 30 ou d'incrémentation 29 est action-née. A la fin de l'impulsion de sortie du monostable, l'unité de traite-ment numérique retourne à l'état de traitement. ~t ce, afin d'éviter que le systeme ne reste pas à l'état de présélection continuellement au ; cas où l'usager oublie de ramener l'unité de traitement numérique à
l'état de traitement.
:
L'alimentation de secours 6 assure la conservation des valeurs de température préselectionnees en memoire 65 dans le cas d'une panne du secteur 56.
Un exemple de choix de bases de temps possibles suit:
Une base de temps Bl 73, laquelle peut être déterminée a même la source d'alimentation alternative du secteur 56 au moyen d'un détecteur de zéro 7 de ladite alimentation de secteur. Cette base de temps peut être par exemple 2f ou fs représente la fréquence du secteur 56. Une seconde base de temps d'une seconde 74 et d'une minute 75 peuvent être déduites 30 à partir de la base de temps Bl 73.
Par exemp~le, on pourra associer les compteurs suivants à la :~ :
: ~ ~ ' '' ~L3L7~93~l base de temps Bl: compteur d'echantillonnage 61 de l'unité détectrice de mouvement et compteur puissance 57. La base de temps d'une seconde sera utilisée par les compteurs suivants: compteur d'affichage 67, compteur régulateur 59, compteur d'incrémentation 69. La base de temps d'une mintl-te sera utilisee par les compteurs suivants: compteur d'echantillonnage 66 du detecteur de lumière, compteur mouvement 62 et compteur attente 60.
La durée desdits compteurs peut etre fixee à l~avance dans une memoire morte ou encore etre ajustee au moyen de potentiomètres dont le niveau de tension de sortie est traduit de fa~con numerique au moyen dlun ~O convertisseur de type analogique-numerique.
h) Il est egalement possible de limiter le système de regulation de temperature à une dependance du mouvement dans la pièce seulement ou à une dependance de la clarte de la pièce seulement et non une depen-dance du mouvement et de la clarte de la pièce. Dans tel cas, il y aurait seulement deux etats de système Tl et T2 ou T3 et T4. Les etapes de conception et de realisation du système de regulation~usqu'ici decrltes s'appliquent à un système de regulation de temperature depen-dant de la presence de mouvement seulement ou de la presence de lumière seulement. A la difference près que la touche de commande de selection 30 se limite à deux selections principales et que, dans le cas d'une dependance de la presence de mouvement seulement, le compteur mouvement 62 ne depend plus de l'etat d'eclairage de la pièce. Il est donc pos-sible de realiser deux autres systèmes independants ou encore d'obtenir une dependance en fonction de la presence de mouvement seulement ou une dependance en fonction de la presence d'eclairage seulement au moyen d'un choix judicieux de valeurs de temperature preselectionnees corres-pondant aux differents etats du système Tl, T2, T3 et T4. Par exemple, en fixant Tl = T3 et T2 = T4, le système de regulation de temperature ne depend plus que de la presence de mouvement dans la pièce. ~n fixant Tl = T2 et T3 = T4, le système de regulation de temperature ne depend plus que de la presence d'eclairage dans la pièce.
: . .
~,~7~g38 Il est egalement possible d'amorcer ou de désamorcer dessystèmes d'air conditionné lors des tra~sitions de l'eta-t du systè-ma; un detecteur des transitions de l'état du système localisé au sein de l'unité de traicement numérique sert à amorcer, désamorcer, voire asservir un circuit de contrôle de puissance du sy3tème de vantilation Par exemple, si les détecteurs de transition sont reliés électriquement au relais d'un système d'alarme, ledit système sera actionné lors des transitions de T2 ou T4 a Tl ou T3. Un autre exemple seraitl asservisse_ mRa~ d'un hDm}d~~lcateurl0rs de la detection d'une ~transition de T4 à
T3. Il est possible egalement diutiliser le contrôleur de temperature comme detecteur de feu. Pour cela, il suf~it de vérifier si la tempera-ture ambiante dépasse un seuil élevé déterminé au dela d'un délai de temps déterminé.
Il est également possible d'économiser le nombre de modules "1" 51 existant au sein de la résidence en connectant un certain nombre de modules "2" 48 de plusieurs radiateurs localisés dans différ'entes pièces à un même module "1" Sl. Il est également possible d'asservir plusieurs modules "1" à un nombre moindre de radiateurs, voire même pourvoir à une température uniforme au sein de la résidence en fonction des états du système dans différentes sections de la résidence. Il est également possible de contrôler le chauffage de la fournaise d'un sys-tème de chauffage central selon que le(s~ détecteur(s) de mouvement et/ou de lumière~décèlent la présence de mouvement et/ou de lumière dans la résidence.
Il est également possible de faire un choix entre plusieurs ; états d'opération du système, chaque état d'opération comportant des valeurs présélectionnées mémorisables, pour que l'usager puisseutiliser son système dans des cas partlculiers tel par exemple celui de chambres ~ de grandes dimensions. De la sorte, le syst~eme offrira en plus de - 30 l'option d'état d'opération normal, une ou plusieurs options supplémen-taires au choix de l'usager.
~ - 17 -;~ ''''.~ :
' ~'' ~de Quoique dans la divulgation ce brevet nous illustrons un contrôleur de temperature d'un système de chauffage faisant usage de radiateurs, la methode décrite s'applique à un système de chauffage en-hors, le controleur modifiant les points de consigne du système de chauffage en fonction de la presence de mouvement etlou de lumière, et utilisant une régulation de type proportionnel seulement. En dehors des applications du système de contrôle de température en milieu rési-dentiel, ce système de contrôle peut trouver certaines applications en milieu commercial et industriel.
Le système Ici décrit peut servir à contrôler un systeme de chauffage central de type en-hors moyenant l'installation de de-tecteurs de mouvement et/ou de lumière à des endroits clef. Il peut également servir à contrôler la temperature dans chaque pièce par le biais de contrôle du moteur actionnant les vannes de canalisation d'eau chaude ou d'air chaud. Il peut également servir à actionner au moyen d'un simple relals au système de ventilation ou d'air conditionnée dans la piace donnee, l'appellation en-hors pouvant se référer tant à un systame de chauffflge central au'à un système d'air conditionné~ des corrections standard du reglage d'humidité selon la temperature peuvent être incorporées au système afin d'ajuster l'humidité dans une residence selon la temperature ambiante.
. .. ~
Comme plusieurs modifications partielles peuvent etre appor-tees à l'inYention ci-décrite et que plusieurs revendications apparem-ment differentes peuvent être ajoutées dans l'esprit des revendications de ce brevet, il est entendu que toute matière contenue dans les speci-fications apportees au système de controle de temperature ci-decrit doit être interprétée comme illustrative seulement, mais non limitative.
, , , 71~3~8 La figure 7 représente le schéma fonctionnel du panneau de contrôle, La figure 8 illustre le tableau d'affichage, La figure 9 représente le schéma fonctionnel de l'unité d'ali-mentation de secours, La figure lO représente le schéma fonctionnel de l'unité de contrôle de puissance du radiateur, La figure ll illustre le principe d'opération de l'unité de traitement numérique.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux schémas fonctionnels représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes de réalisation du système de contrôle de température.
L'invention comprend les éléments fonctionnels suivants:
Une unité detectrice de mouvement 1 laquelle transmet à
l'unité de traitement numerique 2 l'etat d'occupation de la pièce.
Un detecteur de lumière 3 lequel transmet à ladite unité de traitement numérlque 2 l'état d'éclairage de la pièce.
Un détecteur de température 4 lequel transmet à ladite unité
de traitement-numérique 2 la lecture de la température ambiante.
Quatre grandeurs de température présélectionnées et ajustables, correspondant aux températur~s désirées selon l'état du système, les~
quelles sont mises en memoire dans l'unite de traitement numerique 2 à
partir du panneau de contrôle 5. L'etat du système represente l'une des quatre possibilites suivantes: presence de mouvement dans la pièce et eclairage de la pièce, Tl, 12, absence de mouvement dans la pièce et eclairage de la pièce, T2, 13, presence de mouvement dans la pièce et obscurite de la pièce, T3, 14l et absence de mouvement dans la pièce et obscurite de la pièce, T4, 15.
Une unite d'alimentation de secours 6 laquelle maintient les valeurs preselectionnees de temperature dans la mémoire de l'unité de .
3&~
traitement numérique 2 en cas de panne d'alimentation du secteur 56.
Une unite d'alimentation principale 8 laquelle permet d'obtenir les tensions regulees à partir de la source d'alimentation alternative du secteur 56 afin d'alimenter les amplificateurs et les circuits numeriques utilises ou d'autres types de circuit.
Un detecteur de zero 7 de l'alimentation du secteur 56 lequel permet de construire une base de temps à l'unite de traitement nume-rique 2, ladite base de temps servant à construire les differents compteurs utilises au sein de l'unite de traitement numerique 2.
Une unite de traitement numerique 2 laquelle delivre:
- un signal de contrôle aux radiateurs electriques 9 via une unité de contrôle de puissance 10 - une lecture de la temperature ambiante et de l'etat du système ainsi que les lectures des temperatures préselec-tionnees dans une unite d'affichage 11.~
L'ensemble des elements du système sont places dans un pre-mier module dit module "1", localise sur un mur de la pièce, l'unite de contrôle de puissance de chauffage 10 des radiateurs 9 etant placee dans un second module dit module "2, situe à même la plaque de recouvrement du radiateur, et ce, afin que l'unite de contrôle de puis-sance 10 n'influence pas la lecture du detecteur de temperature. Le module "1" et le module 2" peuvent être combines si toutefois l'unite de contrôle de puissance 10 est thermiquement isolee du capteur ther-mique du detecteur de temperature 4.
a) Le detecteur de mouvement 1~ fonctionnant sur le principe de l'effet Doppler, sur le principe des variations du rapport d'ondes stationnaires des ondes emises par une antenne, sur le principe de la detection infrarouge, sur le principe des cellules photoelectriques, ou sur le principe de la mise en action d'un relais, et qui fournit à -l'unite de traitement numerique~2 l'information binaire se rapportant à Ia présence ou l'absence de mouvement dans la pièce.
4 _ : ' ' :~L7193~3 L'unité detectrice de mouvement 1 comprend un detecteur de mouvement 16 utllisant une source d'emission electromagnetique ou ultrasonique et dote d'une puissance d'emission ajustable. Le signal de sortie correspondant à la presence ou l'absence de mouvement dans la pièce de la residence passe par un amplificateur 17 de gain ajustable et par un detecteur de seuils ajustables VS e~ VT, lesquels determinent la sensibilite du système de detection, le detecteur de seuils 18 com-mandant une bascule dont l'etat binaire de sortie represente l'etat d'occupation de la pièce, ledit etat binaire etant acheminé à l'unite de traitement numerique 2.
Il est egalement possible de detecter l'etat binaire corres-pondant à l'etat d'occupation de la pièce de la residence au sein même de l'unite de traitement numerique, au cas où la tension de signal de sortie du detecteur de mouvement est convertie sous forme numerique de sorte que l'amplification, la detection de seuils et la fixa~ion de l'état du système soient faits sous forme numerique, à l'exterieur ou à ~ , l'interieur de l'unite de traitement numerique. L'amplification peut être une amplification numerique. Les niveaux numeriques ajustables desdits seuils peuvent être determines par des potentiomètres dont les lectures de tension passent par un convertisseur analogique-numerique.
; ~ Ils peuvent également être mis en memoire au sein de l'unité de traite- ~ -ment numerique, un contrôle d'incrementations numeriques supplementai-res au panneau de contrôle pouvant faire varier lesdits niveaux numeri-ques lesquels sont compares au niveau numérique du signal de sortie de l'amplificateur au moyen de circuits logiques, afin de determiner les transitions de l'etat du système lesquelles declenchent une bascule dont les niveaux de sortie representent l'etat d'occupation de la pièce.
Alternativement, des circuits comparateurs de sequences num8riques cor-respondant à des echantillons successifs du signal de sortie du detec-30 teur de mouvement, peuvent servir à detecter les transitions de l'etat du système. ~ ~;
:~5L'71~38 b) Un détecteur de lumière 3 comportant un capteur 19 (resis-tance photosensible ou phototransistor) dont la sensibilite est a~us-table et dont le signal electrique de sortie qui depend de l'etat d'eclairage passe par un amplificateur de gain ajustable 20 et un com-parateur hysteresis 21 avec deux tensions de reference ajustables V et Vy, de fac~on à éviter des oscillations dans le cas de situation de ~clair-obscur. La sortie du comparateur hysteresis 21 est acheminee vers l'unite de traitement numérique 2.
La figure 5 represente la courbe d'hysteresis du comparateur hystérésis, dont les seuils V et V déterminent les états binaires de sortie 22 et 23.
Il est également possible de brancher le signal de sortie du capteur de lumière 19 à l'unité de traitement numérique 2, laquelle determinera l'etat d'eclairage de la pièce ainsi que les changements de l'etatd'eclairage selon un principe d'operations numeriques tel que de-crit dans le cas de la determination numerique de l'etat d'occupation de la pièce. Les tensions de reference V et Vy peuvent etre eventuel-lement egales si toutefois la lecture de l'état d'éclairage ou les changements de points de consigne du contrôleur lequel délivre un signal de controle au dispositif de variation de température en fonction de ;
la température actuelle et des valeurs de températures préselectionnees en memoire, se font à des intervalles espaces.
c) Un detecteur de temperature 4 lequel comprend un capteur thermique 24 tthermistor, dispositif à semi-conducteur ou autre) dote d'une sensibilité de x mV/~C et dont la sortie est connectee via une unite d'isolation à un amplificateur 25 de gain G dont la sortie ali-mente un convertisseur analogique-numerique 26 lequel peut etre incor-pore dans l'~mite de traitement numerique 2. Dans le cas où le con-vertisseur analogique-numerique 26 n'est pas incorpore à l'unite de traltement numerique 2, un signal de commande de cette dernière 27 synchronise la transmission de l'information numerique 28 du conver-"
9~38 tisseur analogique-numerique 26. Le gain ajustable G ainsi que deux tensions de reference ajustables du convertisseur analogique-numérique 26, permettent de déterminer les températures minimales et maximales du contrôleur ainsi que la sensibilite en temperature, soit Gx mV/~C
laquelle peut être traduite en un nombre approprie de bits/~C.
d) Le tableau de contrôle du système de controle de tempera-ture 5 comprend deux touches de commande 29 et 30 lesquelles determi-nent au sein d'un système de bascules 31 la selection de l'etat du système ainsi que l'incrementation desiree, des signaux de contrôle 32 de l'unite de traitement numerique 2 permettant de lire séquentielle-ment ces deux informations.
Les informations prédéterminees de température correspondant aux états du système Tl, T2, T3 et T4 peuvent être a~ustees aumoyen d'un potentiomètre ou être incrementees de façon numerique avant d'être emmagasinees dans la mémoire d'une unite d'interface d'affichage 33. -Celle-ci achemine les donnees 34 de selection de l'etat actuel du sys-tème et effectue des operations de decodage et d'amplification pour alimenter les données d'affichage 35 au tableau d'affichage 36. Des signaux de contrôle 32 et 37 permettent l'affichage des températures présélectionnées et de l'état du système correspondant sur le tableau d'affichage 36.
e) Le tableau d'affichage 41 peut inclure par exemple des diodes luminescentes, ou un affichage à gaz ou préférablement un affi-chage au cristal liquide. La sélection de l'état du système 38 et 39 et la température correspondante 40 apparaissent sur un tableau d'affi-chage 41 sous forme alphanumérique, les lettres ou les chiffres étant illuminés séquentiellement de façon à ce que la persistance rétinienne de l'usager permette un visionnement continu desdits lettres ou chif-fres. Un indicateur supplémentaire 42 peut montrer si l'affichage est celui de la tsmpérature ambiante.
Un exemple de contrôle simpIe du point de vue de l'usager ~L~7~1938 consiste à faire en sorte que les lectures de température 40 soient in-crémentées tant que l'usager maintient son doigt sur la touche d'incré-mentation 29, et que la touche de commande de sélection 30 soit activée, tandis que les lectures de sélection de l'état du système 38 et 39 soient représentées à chaque nouvelle pression de la touche de commande de sélection 30 par l'usager. Cette dernière pourra commander l'affi-chage successif de 40, de 38, 39 et 40, de 38, 39, 40 et 42, de 42 ou encore aucun affichage.
Au cas où la touche de commande de sélection 30 resteaction-née indéfiniment, il est possible de pourvoir à un retour automatique àl'affichage de la température ambiante au bout d'un délai fixé à
l'avance.
Au cas où la touche de commande d'incrémentation 29 est ac-tionnée sans que la touche de commande de sélection 30 le soi~, 11 est possible de pourvoir a l'affichage de la température presélectionnée correspondant à l'état du système actuel.
Il est egalement possible de retarder légèrement l'affichage 38 et 39 lors des variations de T2 à Tl, et de T4 à T3, afin de permet-tre à l'usager de vérifier le fonctionnement du détecteur de mouvement 20 et du détecteur de lumière. -f) Une unité d'alimentation de secours 6 comprenant un char-geur automatique~43 d'une batterie 44, lesquels alimentent un second régulateur de secours 45, lequel sert à alimenter les circuits de mémoire de l'unité de traitement numérique 2. La batterie 44 est con-nectée au régulateur de secours 45 au cas où la source d'alimentation du secteur 56 est absente et que l'interrupteur principal du système de contrôle de température est actionné. Le chargeur automatique 43 agit de telle sorte que la batterie est chargée lorsque sa tension 46 baisse au-dessous d'un premier seuil et que la charge de la batterie cesse lorsque la tenslon de la batterie dépasse un second seuil. De plus, au cas où l'alimentation du secteur 56 est absente et que la tension de la ~73~938 batterie baisse au-dessous d'un seuil critique, un autre détecteur de seuil situé dans le régulateur de secours cesse l'alimentation des cir-cuits de memoire de l'unite de traitement numerique. Une protection supplementaire consiste à empêcher la batterie de se decharger dans le chargeur automatique 46, au moyen d'une diode 46 par exe~ple.
g) Une unite de traitement numerique 2, laquelle peut être constituée d'unités logiques, de microprocesseurs, d'un ~icroordinateur ou d'un miniordinateur, et qui compare régulièrement la température ac-tuelle et la température désirée en vue d'effectuer une correction de type PID (proportionnel-intégral-différentiel) de l'écart entre ces températures. Le signal de sortie u(t) du régulateur PID est fonction du signal d'entrée e(t) comme suit: "
Ti ~ d _ ]
où les con~tantes K, Ti et Td sont choisies de facon à optimiser la ré-ponse du régulateur de température en termes de temps de montée, de dé-passement, de temps de stabilisation et de régime permanent.
L'équation précédente est traduite sous forme numérique par une des méthodes d'analyse numérique. Par exemple, la sortie u(k) du régulateur PID pourra obéir à loi de récurrence suivante:
u(k) - u(k-l) = Q0 e(k) ~ Ql e(k-l) ~ Q2 e(k-2) Oa les constantes Qo~ Ql et Q2 sont reliées aux constantes K, Ti et Td et la période d'échantillonnage To du convertisseur analogique-numéri-que associé à l'unité de traitement numérique 2.
L'unité de traitement nu~érique 2 délivre un signal de com-mande lequel détermine le nombre de cycles par seconde durant lesquels le radiateur est en fonction. Ce nombre de cycles peut varier de 0% à
100% d'un certain nombre de cycles de la source d'alimentation princi-pale. Le signal de commande de l'unité de traitement numérique peut être une série d'impulsions lesquelles peuvent être traitées pour former une série d'impulsions modulées analogiquement ~modulation d'impuIsions _ g _ ' ~ ' ~71~3~3 en hauteur, modulation d'impulsions en position ou modulation d'impul-sions en duree), laquelle est transmise à l'unite de contrôle de puis-sance lO.
Dans le cas d'impulsions modulees en duree, l'impulsion mo-dulee en duree passe par un amplificateur de courant 50 au sein du module "l" 51, puis est transmise electriquement à une unite d'isola-tion 52 - amplificateur suiveur, ou preferablement isolateur electro-optique - localisee dans l'unite de contrôIe de puissance lO au sein du module '12" 48 et alimente la gachette d'un commutateur de puissance tel un relais ou un commutateur de puissance à semiconducteur - triac 55, SCR, ou autre - branche en serie au radiateur 9 au secteur 56.
Dans le cas où l'unité de traitement numérique utilise des bases de temps derivees à partir d'un oscillateur à cristal et non à
partir d'un detecteur de zero 7 du secteur 56, il est possible d'in clure un detecteur de zero du secteur 56 dans l'unite de contrôle puis-sance lO au sein du module "2" 48. Les impulsions de sortie du detec-teur de zéro serviront à declencher un premier commutateur de puissance lequel est polarise par l'impulsion modulee en duree provenant de l'uni-te de traitement numerique 2 et la sortie duquel sert à declencher un : 20 second commutateur de puissance branche en serie au radiateur 9 au secteur 56. De la sorte, nous assurons que les temps de commutation du radiateur s'effectuent lors des detections de zero:du secteur 56, mini-misant ainsi les possibilites de transitoires sur le secteur.
Des circuits d'interface supplementaires sont eventuellement ajoutes afin de rendre l'unite de traitement numerique 2 compat1ble du point de vue des technologies transistors/CMOS à l'unite d'interface d'affichage 33, à l'unite detectrice de mouvement l, au detecteur de :
lumière 3, au detecteur de temperature 4, au panneau de contrôle 5 au detecteur de zero 7 et à l'unite de contrôle de puissance lO. ~ :
Un même commutateur de puissance peut actionner plusieurs radiateurs en parallèle; plusieurs radiateurs independants peuvent être ' ''\ :
actionnes par plusieurs commutateurs de puissance lesquels sont con-trôles par l'impulsion modulee en duree parvenant de l'unitede traite-ment numerique 2.
L'unité de traitement numérique 2 peut être un microordina-teur possedant deux etats de travail, l'etat de traitement et l'etat de preselection: en etat de traitement, le système prelève l'information concernant les différents detecteurs, et ~ait les calculs necessaires pour controler le circuit de contrôle de puissance 10. Lorsque la touche de selection d'etat du système 30 est actionnee par l'usager, le 0 microordinateur passe à l'etat de preselection, etat dans leque:L les signaux achemines au circuit de contrôle de puissance 10 sont ceux qui preexistaient avant la mise en action des touches de commande de selec-tion 30 et d'incrementation 29. Une fois que la touche de commande de selection n'est plus actionnee, le ml~roordinateur passe de l'etat de preselection à l'etat de traitement après un delai determine, suite à
quoi l'esemble des minuteries du microordinateur sont reinitialisees.
Le logiciel du microordinateur comprend deux routines princi-pales. La première rou-tine effectue les operations suivantes: contrôle de l'unite de contrôle de puissance 10, contrôle de l'unite detectrice de mouvement 1, contrôle du détecteur de lumière 3, contrôle du detec-teur de temperature 4, demande d'affichage de nouvelles donnees, chacun desdits contrôles pouvant être echantillonné à des temps determines par des compteurs appropries, et calcul des termes de l'equation du regula-teur proportionnel-integral-differentiel. La seconde routine effectue les operations suivantes: initialisation des variables de travail, initialisation d'une valeur binaire test dans la memoire du microordina-teur afin de verifier l'alimentation de secours 6 du microordinateur, contrôLe de la touche d'incrementation 29, contrôle de la touche de selection 30 et initialisation d'un delai de temps pour l'affichage des transitions de I'etat du système. Par mesure de securite, il est prevu qu'en cas de perte d'alimentation du secteur 56, les valeurs preselec-, .
tionnées de température sont conservees dans une portion definie de lamémoire laquelle est alimentée par une batterie 44. De la sorte, le système peut reprendre les opérations de traitement. Toutefois, le système effectuera un contrôle d'une valeur test placée dans la mémoire du microordinateur afin de prévenir d'une perte des valeurs conservées, laquelle peut être occasionnée par une batterie défectueuse. Dans tel cas, le système de controle de température s'ajustera sur une valeur déterminee de temperature independamment de l'etat du système, et ce, jusqu'à remise à jour de la mémoire programmable. Ladite valeur déter-minee de temperature peut servir à initialiser les compteurs du systèmelors de la mise en action du système de contrôle de temperature.
Dans ce qùi suit, nous decrivons ltensemble des compteurs utilises au sein de l'unite de traitement numerique 2 du controleur electronique de temperature. L'inter-relation de ces compteurs est decrite dans la figure 11 dans laquelle les lignes grasses sont celles des donnees, les lignes simples representent des signaux de controle, et les lignes pointillees representent des signaux de controle bidirec-tionnels.
Un compteur regulateur S9 decide des temps de calculde l'uni-te de regulation 58 de type proportionnel, proportionnel-integral ou proportionnel-integral-differentiel. Ce compteur decide egalement des -~
temps d'echantillonnage des valeurs de temperature ambiante au sein du convertisseur analogique-numerique associe au detecteur de tempera-ture 4.
Un compteur puissance 57 lequel est decremente durant la duree de l'impulsion modulee en duree associee à la sortie du regula-teur 58, f etant la frequence du secteur 56 et k une constante, le radiateur 9 sera actionne pour une duree de 2kx où x peut varier de 0 à 2fS. 2f representera le temps durant leq~el le radiateur 9 est en -marche et k (1 ~ 2f- ) représentera le temps durant lequel le radiateur 1~7~L~38 9 est eteint. La commutation du radiateur 9 se fait par l'intermediaire de l'unite de contrôle de puissance 10.
Le compteur regulateur 59 est subordonne à l'expiration du compteur attente 60 et ce, afin de permettre un calcul du regulateur sur de nouvelles valeurs preselectionnees lors du passage de l'etat de pre-selection à l'etat de traitement. Le compteur attente 60 est initialise lorsque l'unite de traitement numerique passe de l'etat de preselection à l'etat de traitement. Lors du passage de l'etat de traitement à
l'etat de preselection, le compteur puissance 57 continue de fonctionner à la valeur x qui existait à l'etat de traitement et ce, jusqu'au nou~
veau calcul des valeurs de sortie du regulateur 58 qui suit la decre- ;
mentation complète du compteur attente 60.
Le compteur d'echantillonnage 61 de l'unite detectrice de mouvement 1 decide des temps de lecture successifs de l'etat binaire associe à l'lmite detectrice de mouvement 1.
Le comp~eur mouvement 62 est initialise suite ~ une detection de mouvement au sein d'une unite de traitement de mouvement 63 associee au detecteur de mouvement 1. Cette unite de traitemen-t de mouvement 63 associee à la detection de mouvement, permet de changer par le biais ;20 d'un registre pointeur 64, la temperature servant comme point de con-~signe au système laquelle~est localisee dans l'unite de memoire vive65.
La valeur d'initialisation du compteur mouvement 62 depend de l'etatbi-naire associe au detecteur de lumière 3. L'information de l'etat bi-naire associe au détecteur de lumière 3, parvient'via l'unite de traite-ment de mouvement 63 et le compteur d'echantillonnage lumière 66.
Le point de consigne correspondant à l'etat du système Tl, est maintenu pendant une duree Y, laquelle commence à être mesuree lors de l'arrêt de la detection de mouvement dans la pièce. Le point de con-signe correspondant à l'etat du système T3 est maintenu pendant une duree Z, laquelle commence à être me;uree lors de l'arrêt de la detec-tion de mouvement dans la piè~ce. De la sorte,~nous assurons qu'une - 13 - ~
.
~7~38 pièce reste chauffée à une température désirée quand bien même une per-sonne s'absenterait de ladite pièce pendantunedurée inférieure à ~' ou Z.
Le compteur d'échantillonnagede lumière 66 décide des in-tervalles séparant les lectures successives de l'état binaire associé
au détecteur de lumière 3, lesquelles lectures sont transmises au re-gistre pointeur 64 lequel décide laquelle parmi les valeurs de tempéra-ture présélectionnées en mémoire 65, sert de point de consigne au régu-lateur 58.
Le compteur d'affichage 67 détermine à quel moment les don-nées des circuits d'affichage sont mises à jour. Lorsque l'unité detraitement numérique est à l'état de traitement, l'affichage est re-nouvelé toutes les Q secondes. Lors d'un changement de l'état du sys-tème, l'affichage est modifié aprèsundélai de R secondes afin de per-mettre à l'usager d'observer sur le tableau d'affichage les changements de l'état du système, alors que le registre pointeur 64 est mis à jour instantanément.
Lorsque la touche de commande d'incrémentation 29estaction-née alors que l'unité de traitement numérique est à l'état de traite-ment, la température servant comme point de consigne actuel est affi-chée pour une durée S. La touche de commande d'incrémentation 29 amor-.. .
ce par le blais du système de bascules 31, de l'unité de traitement d'af-fichage 68, et de l'unite de traitement de sélection 71, l'extraction de la température prédéterminée servant comme point de consigne au régu-lateur 58, ladite température étant extraite de l'unitéde mémoirevive 65 viale registre pointeur 64 avant d'être acheminéeà l'unitéd'affichage 11.
En état de présélection, toute action de la touche d'incre-mentation 29 amorce une bascule 31 laquelle initialise un compteur en anneau d'incrémentation 69 qui, une fois décrémenté,permettra d'action-:
ner l'unité d'incrémentation 70. Le compteur d'incrémentation 69 est réinitialisé tant que l'usager exerce une pression sur la touche d'in-:"
:
~"
.~
. ~ . . . . . .
crementation 29. L'unite d'incrémentation 70 remet à jour la mémoire 65 et, par ailleurs, remet à jour l'unité d'affichage 11 par le biais de l'unité de traitement d'affichage 68.
Lors du passage de l'état de présélection à l'état de traite-ment, la touche de commandede sélection 30 amorce labascule 31, laquel-le initialise le compteur attente 60, et par ailleurs transmet par le biais de l'unité de traitement d'aEfichage 68 les nouvelles données de température ambiante à l'unite d'affichage 11. Lorsdu passage de l'état de traitement a l'état de présélection, la touche de commande de sélec-tion 30 amorce la bascule31laquelle fait appel auxvaleursprésélection-nées de température emmagasinées dans la mémoire 65 par lebiais de l'uni-té de traitement de sélection 71, de l'unité de traitement d'affichage68, de l'unité de traitement de sélection 71 et du reglstre pointeur 64.
Par ailleurs, un monostable 72 est actionné chaque fois que la touche de commande de sélection 30 ou d'incrémentation 29 est action-née. A la fin de l'impulsion de sortie du monostable, l'unité de traite-ment numérique retourne à l'état de traitement. ~t ce, afin d'éviter que le systeme ne reste pas à l'état de présélection continuellement au ; cas où l'usager oublie de ramener l'unité de traitement numérique à
l'état de traitement.
:
L'alimentation de secours 6 assure la conservation des valeurs de température préselectionnees en memoire 65 dans le cas d'une panne du secteur 56.
Un exemple de choix de bases de temps possibles suit:
Une base de temps Bl 73, laquelle peut être déterminée a même la source d'alimentation alternative du secteur 56 au moyen d'un détecteur de zéro 7 de ladite alimentation de secteur. Cette base de temps peut être par exemple 2f ou fs représente la fréquence du secteur 56. Une seconde base de temps d'une seconde 74 et d'une minute 75 peuvent être déduites 30 à partir de la base de temps Bl 73.
Par exemp~le, on pourra associer les compteurs suivants à la :~ :
: ~ ~ ' '' ~L3L7~93~l base de temps Bl: compteur d'echantillonnage 61 de l'unité détectrice de mouvement et compteur puissance 57. La base de temps d'une seconde sera utilisée par les compteurs suivants: compteur d'affichage 67, compteur régulateur 59, compteur d'incrémentation 69. La base de temps d'une mintl-te sera utilisee par les compteurs suivants: compteur d'echantillonnage 66 du detecteur de lumière, compteur mouvement 62 et compteur attente 60.
La durée desdits compteurs peut etre fixee à l~avance dans une memoire morte ou encore etre ajustee au moyen de potentiomètres dont le niveau de tension de sortie est traduit de fa~con numerique au moyen dlun ~O convertisseur de type analogique-numerique.
h) Il est egalement possible de limiter le système de regulation de temperature à une dependance du mouvement dans la pièce seulement ou à une dependance de la clarte de la pièce seulement et non une depen-dance du mouvement et de la clarte de la pièce. Dans tel cas, il y aurait seulement deux etats de système Tl et T2 ou T3 et T4. Les etapes de conception et de realisation du système de regulation~usqu'ici decrltes s'appliquent à un système de regulation de temperature depen-dant de la presence de mouvement seulement ou de la presence de lumière seulement. A la difference près que la touche de commande de selection 30 se limite à deux selections principales et que, dans le cas d'une dependance de la presence de mouvement seulement, le compteur mouvement 62 ne depend plus de l'etat d'eclairage de la pièce. Il est donc pos-sible de realiser deux autres systèmes independants ou encore d'obtenir une dependance en fonction de la presence de mouvement seulement ou une dependance en fonction de la presence d'eclairage seulement au moyen d'un choix judicieux de valeurs de temperature preselectionnees corres-pondant aux differents etats du système Tl, T2, T3 et T4. Par exemple, en fixant Tl = T3 et T2 = T4, le système de regulation de temperature ne depend plus que de la presence de mouvement dans la pièce. ~n fixant Tl = T2 et T3 = T4, le système de regulation de temperature ne depend plus que de la presence d'eclairage dans la pièce.
: . .
~,~7~g38 Il est egalement possible d'amorcer ou de désamorcer dessystèmes d'air conditionné lors des tra~sitions de l'eta-t du systè-ma; un detecteur des transitions de l'état du système localisé au sein de l'unité de traicement numérique sert à amorcer, désamorcer, voire asservir un circuit de contrôle de puissance du sy3tème de vantilation Par exemple, si les détecteurs de transition sont reliés électriquement au relais d'un système d'alarme, ledit système sera actionné lors des transitions de T2 ou T4 a Tl ou T3. Un autre exemple seraitl asservisse_ mRa~ d'un hDm}d~~lcateurl0rs de la detection d'une ~transition de T4 à
T3. Il est possible egalement diutiliser le contrôleur de temperature comme detecteur de feu. Pour cela, il suf~it de vérifier si la tempera-ture ambiante dépasse un seuil élevé déterminé au dela d'un délai de temps déterminé.
Il est également possible d'économiser le nombre de modules "1" 51 existant au sein de la résidence en connectant un certain nombre de modules "2" 48 de plusieurs radiateurs localisés dans différ'entes pièces à un même module "1" Sl. Il est également possible d'asservir plusieurs modules "1" à un nombre moindre de radiateurs, voire même pourvoir à une température uniforme au sein de la résidence en fonction des états du système dans différentes sections de la résidence. Il est également possible de contrôler le chauffage de la fournaise d'un sys-tème de chauffage central selon que le(s~ détecteur(s) de mouvement et/ou de lumière~décèlent la présence de mouvement et/ou de lumière dans la résidence.
Il est également possible de faire un choix entre plusieurs ; états d'opération du système, chaque état d'opération comportant des valeurs présélectionnées mémorisables, pour que l'usager puisseutiliser son système dans des cas partlculiers tel par exemple celui de chambres ~ de grandes dimensions. De la sorte, le syst~eme offrira en plus de - 30 l'option d'état d'opération normal, une ou plusieurs options supplémen-taires au choix de l'usager.
~ - 17 -;~ ''''.~ :
' ~'' ~de Quoique dans la divulgation ce brevet nous illustrons un contrôleur de temperature d'un système de chauffage faisant usage de radiateurs, la methode décrite s'applique à un système de chauffage en-hors, le controleur modifiant les points de consigne du système de chauffage en fonction de la presence de mouvement etlou de lumière, et utilisant une régulation de type proportionnel seulement. En dehors des applications du système de contrôle de température en milieu rési-dentiel, ce système de contrôle peut trouver certaines applications en milieu commercial et industriel.
Le système Ici décrit peut servir à contrôler un systeme de chauffage central de type en-hors moyenant l'installation de de-tecteurs de mouvement et/ou de lumière à des endroits clef. Il peut également servir à contrôler la temperature dans chaque pièce par le biais de contrôle du moteur actionnant les vannes de canalisation d'eau chaude ou d'air chaud. Il peut également servir à actionner au moyen d'un simple relals au système de ventilation ou d'air conditionnée dans la piace donnee, l'appellation en-hors pouvant se référer tant à un systame de chauffflge central au'à un système d'air conditionné~ des corrections standard du reglage d'humidité selon la temperature peuvent être incorporées au système afin d'ajuster l'humidité dans une residence selon la temperature ambiante.
. .. ~
Comme plusieurs modifications partielles peuvent etre appor-tees à l'inYention ci-décrite et que plusieurs revendications apparem-ment differentes peuvent être ajoutées dans l'esprit des revendications de ce brevet, il est entendu que toute matière contenue dans les speci-fications apportees au système de controle de temperature ci-decrit doit être interprétée comme illustrative seulement, mais non limitative.
Claims (117)
1) Un contrôleur électronique lequel contrôle l'application de la puissance électrique à un dispositif de variation de température caractérisé en ce qu'il comprend:
- un capteur thermique lequel génère un signal électrique dont une des caractéristiques varie en fonction de la température ambiante, - un détecteur de mouvement lequel génère un signal électrique dont une des caractéristiques dépend de la présence ou de l'absence de mouvement au sein de son champ de détection et/ou un détecteur de lu-mière lequel génère un signal électrique sont une des caractéristiques varie en fonction de la luminosité au sein de son champ de détection, - une unité de mémoire programmable, - des moyens d'adresser ladite mémoire avec un programme de températures présélectionnées tout dépendant desdites caractéristiques des signaux électriques générés par le détecteur de mouvement et/ou le détecteur de lumière, - des moyens de faire appel à l'information contenue dans la-dite mémoire pour générer un signal électrique représentant la tempéra-ture présélectionnée selon lesdites caractéristiques des signaux élec-triques générés par le détecteur de mouvement et/ou le détecteur de lumière, - des moyens de recevoir les signaux électriques qui corres-pondent à la température ambiante et ceux qui correspondent à une tem-pérature présélectionnée en mémoire et de générer au moyen d'une unité
de contrôle un signal de contrôle pour le dispositif de variation de température en fonction de la différence de ces signaux électriques.
- un capteur thermique lequel génère un signal électrique dont une des caractéristiques varie en fonction de la température ambiante, - un détecteur de mouvement lequel génère un signal électrique dont une des caractéristiques dépend de la présence ou de l'absence de mouvement au sein de son champ de détection et/ou un détecteur de lu-mière lequel génère un signal électrique sont une des caractéristiques varie en fonction de la luminosité au sein de son champ de détection, - une unité de mémoire programmable, - des moyens d'adresser ladite mémoire avec un programme de températures présélectionnées tout dépendant desdites caractéristiques des signaux électriques générés par le détecteur de mouvement et/ou le détecteur de lumière, - des moyens de faire appel à l'information contenue dans la-dite mémoire pour générer un signal électrique représentant la tempéra-ture présélectionnée selon lesdites caractéristiques des signaux élec-triques générés par le détecteur de mouvement et/ou le détecteur de lumière, - des moyens de recevoir les signaux électriques qui corres-pondent à la température ambiante et ceux qui correspondent à une tem-pérature présélectionnée en mémoire et de générer au moyen d'une unité
de contrôle un signal de contrôle pour le dispositif de variation de température en fonction de la différence de ces signaux électriques.
2) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le dispositif de variation de température est un dispositif de type en-hors.
3) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le dispositif de variation de température consiste en un certain nombre de radiateurs électriques.
4) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le capteur thermique est un capteur élec-tronique.
5) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 ou 4, caractérisé en ce que le signal électrique ayant au moins une caractéristique qui varie en fonction de la température ambiante, est numérique.
6) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 avec les moyens d'adresser manuellement la mémoire programmable.
7) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 ou 6, caractérisé en ce que la mémoire programmable est numéri-que.
8) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 caractérisé en ce que l'unité de contrôle du dispositif de variation de température en fonction de la différence des signaux élec-triques représentant la température ambiante et la température présélec-tionnée en mémoire, est un régulateur de type proportionnel.
9) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 2, caractérisé en ce que l'unité de contrôle du dispositif de varia-tion de température en fonction de la différence des signaux électri-ques représentant la température ambiante et la température présélec-tionnée en mémoire, est un régulateur de type proportionnel .
10) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 8 , avec les moyens d'ajuster la constante de proportion du ré-gulateur de type proportionnel.
11) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 8, où le régulateur de type proportionnel est un régula-teur numérique.
12) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 , caractérisé en ce que l'unité de contrôle du dispositif de variation de température en fonction de la différence des signaux élec-triques représentant la température ambiante et la température présélec-tionnée en mémoire, est un régulateur de type proportionnel-intégral.
13) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, avec les moyens d'ajuster les constantes de proportion et d'in-tégration du régulateur de type proportionnel-intégral.
14) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 12 , caractérisé en ce que le régulateur de type proportion-nel-integral est un régulateur numérique.
15) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 , caractérisé en ce que l'unité de contrôle du dispositif de variation de la température en fonction de la différence des signaux électriques représentant la température ambiante et la température pré-sélectionné en mémoire, est un régulateur de type proportionnel-intég-ral-différentiel.
16) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 15 avec les moyens d'ajuster les constantes de proportion d'intég-ration et de différentiation du régulateur de type proportionnel-intégral-différentiel.
17) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 15 , caractérisé en ce que le régulateur de type proportion-nel-intégral-différentiel est un régulateur numérique.
18) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 8 , 12 ou 15, avec les moyens d'ajuster la fréquence d'échantillon-nage du régulateur numérique utilisé.
19) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 8, caractérisé en ce que le régulateur utilisé est un cir-cuit intégré.
20) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 12 , caractérisé en ce que le régulateur utilisé est un circuit intégré.
21) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 15 , caractérisé en ce que le régulateur utilisé est un circuit intégré.
22) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 8 caractérisé en ce que le régulateur utilisé fait partie d'un microordinateur.
23) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 8, 12 ou 15, où le régulateur utilisé fait partie d'un microordi-nateur.
24) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le détecteur de mouvement comprend une source d'émission électromagnétique.
25) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 24 avec les moyens d'ajuster la sensibilité du détecteur de mouve-ment.
26) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le détecteur de mouvement comprend une source d'émission acoustique.
27) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 26, avec les moyens d'ajuster la sensibilité du détecteur de mouve-ment.
28) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le détecteur de mouvement est un relais électrique.
29) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 , caractérisé en ce que le détecteur de mouvement est suivi d'un détecteur de seuils et d'une bascule dont la sortie corres-pond à un chiffre binaire lequel correspond à la présence ou à l'absence de mouvement au sein du champ de détection du détecteur de mouvement.
30) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 24, 26 ou 28, caractérisé en ce que le détecteur de mouvement est suivi d'un détecteur de seuils et d'une bascule dont la sortie corres-pond à un chiffre binaire lequel correspond à la présence ou à l'absence de mouvement au sein du champ de détection du détecteur de mouvement.
31) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 29 avec les moyens d'ajuster les seuils du détecteur de seuils associé au détecteur de mouvement.
32) Contrôleur électronique selon la revendication 29, où le détecteur de seuils est un détecteur de seuils numérique.
33) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 29, caractérisé en ce que la lecture des chiffres binai-res associés au détecteur de seuils du détecteur de mouvement est échan-tillonnée à des intervalles réguliers.
34) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 29 caractérisé en ce que la lecture des chiffres binaires associ-és au détecteur de seuils du détecteur de mouvement est transmise au relais d'un système d'alarme.
35) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 29, avec les moyens d'ajuster la fréquence d'échantillonnage du chiffre binaire associé au détecteur de seuils du détecteur de mouve-ment.
36) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le détecteur de lumière fait usage d'un capteur photosensible.
37) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 36, avec les moyens d'ajuster la sensibilité du détecteur de lu mière.
38) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, caractérisé en ce que le détecteur de lumière fait usage de re-lais électriques dont la sortie correspond à un chiffre binaire lequel correspond à la présence ou à l'absence de lumière dans un espace donné.
39) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, où le détecteur de lumière est suivi d'un comparateur hystérésis dont la sortie correspond à un chiffre binaire lequel corres-pond à la présence ou l'absence de lumière au sein du champ de détection du détecteur de lumière.
40) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 39 avec les moyens d'ajuster les valeurs seuils du comparateur hystérésis.
41) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 39 où le comparateur hystérésis est un comparateur hystérésis numérique.
42) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 38 , caractérisé en ce que la lecture des chiffres binaires associés au détecteur de lumière est faite à des intervalles réguliers.
43) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 39 , caractérisé en ce que la lecture des chiffres binaires associés au détecteur de lumière est faite à des intervalles réguliers.
44) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 38 ou 39, avec les moyens d'ajuster la fréquence d'échantillon-nage des chiffres binaires associés au détecteur de lumière.
45) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1 avec une unité d'affichage et les moyens de connecter à cette unité d'affichage les signaux électriques correspondant à la tempéra-ture ambiante.
46) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1 avec une unité d'affichage et les moyens de connecter à
cette unité d'affichage les signaux électriques représentant les chif-fres binaires associés au détecteur de mouvement et/ou les chiffres binaires associés au détecteur de lumière.
cette unité d'affichage les signaux électriques représentant les chif-fres binaires associés au détecteur de mouvement et/ou les chiffres binaires associés au détecteur de lumière.
47) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1, avec une unité d'affichage et les moyens de connecter à cette unité d'affichage les signaux électriques correspondant aux températures présélectionnées en mémoire.
48) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 45, 46 ou 47 avec les moyens d'incrémenter les signaux électri-ques correspondant aux températures présélectionnées en mémoire.
49) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 45, 46 ou 47, avec une unité d'affichage et les moyens de con-necter à ladite unité d'affichage des signaux électriques indiquant si les températures affichées sont celles de la température ambiante ou l'une de celles qui sont présélectionnées en mémoire.
50) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 45, 46 ou 47 avec une unité d'affichage et les moyens de connec-ter à cette unité d'affichage les signaux électriques représentant la température présélectionnée en mémoire servant de point de consigne à
l'unité de contrôle qui délivre un signal de contrôle au dispositif de variation de température, en fonction dudit point de consigne et de la température ambiante.
l'unité de contrôle qui délivre un signal de contrôle au dispositif de variation de température, en fonction dudit point de consigne et de la température ambiante.
51) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1 ou 3 avec un détecteur de zéro de l'alimentation principale à
partir duquel sont dérivées des bases de temps nécessaires au traite-ment numérique.
partir duquel sont dérivées des bases de temps nécessaires au traite-ment numérique.
52) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 2, avec un détecteur de zéro de l'alimentation principale à par-tir duquel sont dérivées des bases de temps nécessaires au traitement numérique.
53) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 8, , caractérisé en ce que le signal de sortie du régu-lateur est traité en impulsion modulée en durée.
54) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 12 , caractérisé en ce que le signal de sortie du régu-lateur est traite en impulsion modulée en durée.
55) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 15 , caractérisé en ce que le signal de sortie du régu-lateur est traite en impulsion modulée en durée.
56) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 8, caractérisé en ce que le signal de sortie du régulateur est traité en impulsion modulée de façon analogique.
57) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 12 ou 15 , caractérisé en ce que le signal de sortie du régu-lateur est traité en impulsion modulée le façon analogique.
58) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 8, 12 ou 15, caractérisé en ce que le signal de sortie du régulateur est traité en impulsion modulée de façon numérique.
59) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1 avec les moyens d'isoler le signal de controle du dispositif de variation de temperature.
60) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 2 , avec les moyens d'isoler le signal de controle du dispositif de variation de temperature.
61) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 59 , avec les moyens d'utiliser ledit signal de controle pour déclencher des commutateurs de puissance, lesquels connectent l'ali-mentation principale aux radiateurs électriques.
62) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1, 2 ou 3, avec un oscillateur à cristal à partir duquel sont dé-rivées les bases de temps nécessaires u traitement numérique.
63) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1 ou 2, avec un oscillateur à cristal à partir duquel sont dérivées les bases de temps nécessaires au traitement numérique et un détecteur de zéro de l'alimentation principale et les moyens de syn-chroniser ledit signal de contrôle au détecteur de zéro de l'ali-mentation principale pour déclencher des commutateurs de puissance, lesquels connectent l'alimentation du secteur au dispositif de varia-tion de température.
64) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 2 , avec un oscillateur à cristal à partir duquel sont dé-rivées les bases de temps nécessaires au traitement numérique et un détecteur de zéro de l'alimentation principale et les moyens de syn-chroniser ledit signal de contrôle au détecteur de zéro de l'ali-mentation principale pour déclencher des commutateurs de puissance, lesquels connectent l'alimentation du secteur au dispositif de varia-tion de température.
65) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, avec une batterie laquelle sert d'alimentation de se-cours pour les unités de mémoire lorsque l'alimentation du secteur fait défaut.
66) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 65 avec un chargeur lequel charge la batterie de secours au cas où la tension de celle-ci baisse au dessous d'un seuil déterminé, et laquelle arrête la charge de la batterie de secours lorsque la tension de celle-ci atteint un second seuil déterminé.
67) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 65, avec les moyens de débrancher la batterie en cas de panne de l'alimentation du secteur, en cas où la batterie est déchargée au-dessous d'un seuil de tension déterminé.
68) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 65, avec un circuit de protection lequel empêche la batterie d'affecter un chargeur qui lui est associé.
69) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 65 avec les moyens de fixer la température servant comme point de consigne audit contrôleur électronique, à une valeur déterminée in-dépendante des états binaires associés au détecteur de mouvement et/ou au détecteur de lumière au cas où la batterie est débranchée et que l'alimentation du secteur est en panne.
70) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1, avec les moyens de vérifier le fonctionnement de l'alimentation des circuits de mémoire au moyen de vérification de valeurs test.
71) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 65 avec les moyens de vérifier le fonctionnement de l'alimentation des circuits de mémoire au moyen de vérification de valeurs test.
72) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 70 , avec les moyens d'ajuster la température servant comme point de consigne audit contrôleur électronique, à une valeur indépen-dante des états binaires associés au détecteur de mouvement et/ou de lumière au cas où il y a découverte d'erreur lors de la vérification de valeurs test.
73) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1 ou 65, avec les moyens de fixer la température servant comme point de consigne de départ audit contrôleur électronique, à une valeur indépendante des états binaires associés au détecteur de mouvement et/ou au détecteur de lumière lors de la mise en action dudit contrôleur élec-tronique.
74) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 1, avec un compteur lequel est initialisé à chaque dé-tection de mouvement par le détecteur de mouvement et lequel, une fois décrémenté, change la température servant de point de consigne audit contrôleur à la valeur mémorisée correspondant à l'absence de mouvement au sein du champ de détection du détecteur de mouvement.
75) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 74, avec les moyens d'ajuster la période du compteur lequel est initialisé à chaque détection de mouvement par le détecteur de mouve-ment et lequel, une fois décrementé, change la température servant de point de consigne audit contrôleur, à la valeur mémorisée correspondant à l'absence de mouvement au sein du champ de détection du détecteur de mouvement.
76) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 74 , avec les moyens d'ajuster en fonction du chiffre bi-naire associé au détecteur de lumière, la période du compteur qui est initialisé à chaque détection de mouvement et qui, une fois décrémenté, change la température servant comme point de consigne audit contrôleur à la valeur mémorisée correspondant à l'absence de mouvement au sein du champ de détection du détecteur de mouvement.
77) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 45, avec un compteur lequel retarde la mise à jour de l'affichage de la température ambiante.
78) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendi-cation 46 avec un compteur lequel retarde la mise à jour de l'affichage après le changement d'un des états binaires associés au détecteur de mouvement et/ou au détecteurs de lumière.
79) Un contrôleur électronique lequel contrôle l'application de la puissance électrique à un dispositif de variation de température caractérisé en ce qu'il comprend:
- un capteur thermique lequel génère un signal électrique dont une caractéristique varie en fonction de la température ambiante, - un détecteur de mouvement lequel génère un signal dont une caractéristique dépend de la présence ou l'absence de mouvement au sein de son champ de détection et/ou un détecteur de lumière lequel génère un signal électrique dont une caractéristique varie en fonction de la lumi-nosité au sein de son champ de détection, - un détecteur de seuils associé au détecteur de mouvement et dont la sortie correspond à un chiffre binaire lequel correspond à la présence ou l'absence de mouvement au sein du champ de détection du de tecteur de mouvement et/ou un comparateur hystérésis associé au détec-teur de lumière et dont la sortie correspond à un chiffre binaire lequel correspond à la présence ou l'absence de luminosité au sein du champ de détection du détecteur de lumière, - une unité de mémoire programmable, - des moyens d'adresser ladite mémoire avec un programme de températures présélectionnées tout dépendant des états binaires de sor-tie des détecteurs de seuils associés au détecteur de mouvement et/ou au détecteur de lumière, - des moyens de faire appel à l'information contenue dans ladite mémoire pour générer un signal électrique représentant la température pré-sélectionnée selon les états binaires de sortie des détecteurs de seuils associés au détecteur de mouvement et/ou au détecteur de lumière, - des moyens d'afficher sur une unité d'affichage la tempéra-ture ambiante et des signaux correspondant à la lecture des chiffres bi-naires associés au détecteur de seuils du détecteur de mouvement et/ou au comparateur hystérésis du détecteur de lumière, - des moyens de recevoir les signaux électriques correspondant à
la température ambiante et ceux correspondant aux températures présélec-tionnées en mémoire et de générer au moyen d'une unité de régulation, un signal de contrôle sous forme d'impulsion modulée en durée lequel con-trôle la durée de l'application de la puissance à un dispositif de va-riation de température, le début ou la fin de ladite impulsion modulée en durée étant synchronisés au détecteur de zéro de l'alimentation principale connectée audit dispositif de variation de température, - des moyens de limiter les températures minimales et maximales pouvant servir comme températures présélectionnées au contrôleur élec-tronique.
- un capteur thermique lequel génère un signal électrique dont une caractéristique varie en fonction de la température ambiante, - un détecteur de mouvement lequel génère un signal dont une caractéristique dépend de la présence ou l'absence de mouvement au sein de son champ de détection et/ou un détecteur de lumière lequel génère un signal électrique dont une caractéristique varie en fonction de la lumi-nosité au sein de son champ de détection, - un détecteur de seuils associé au détecteur de mouvement et dont la sortie correspond à un chiffre binaire lequel correspond à la présence ou l'absence de mouvement au sein du champ de détection du de tecteur de mouvement et/ou un comparateur hystérésis associé au détec-teur de lumière et dont la sortie correspond à un chiffre binaire lequel correspond à la présence ou l'absence de luminosité au sein du champ de détection du détecteur de lumière, - une unité de mémoire programmable, - des moyens d'adresser ladite mémoire avec un programme de températures présélectionnées tout dépendant des états binaires de sor-tie des détecteurs de seuils associés au détecteur de mouvement et/ou au détecteur de lumière, - des moyens de faire appel à l'information contenue dans ladite mémoire pour générer un signal électrique représentant la température pré-sélectionnée selon les états binaires de sortie des détecteurs de seuils associés au détecteur de mouvement et/ou au détecteur de lumière, - des moyens d'afficher sur une unité d'affichage la tempéra-ture ambiante et des signaux correspondant à la lecture des chiffres bi-naires associés au détecteur de seuils du détecteur de mouvement et/ou au comparateur hystérésis du détecteur de lumière, - des moyens de recevoir les signaux électriques correspondant à
la température ambiante et ceux correspondant aux températures présélec-tionnées en mémoire et de générer au moyen d'une unité de régulation, un signal de contrôle sous forme d'impulsion modulée en durée lequel con-trôle la durée de l'application de la puissance à un dispositif de va-riation de température, le début ou la fin de ladite impulsion modulée en durée étant synchronisés au détecteur de zéro de l'alimentation principale connectée audit dispositif de variation de température, - des moyens de limiter les températures minimales et maximales pouvant servir comme températures présélectionnées au contrôleur élec-tronique.
80) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79 avec les moyens d'ajuster la sensibilité du détecteur de mouve-ment et/ou de lumière.
81) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79 caractérisé en ce que l'unité de régulation est de type proportionnel.
82) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 81 avec les moyens d'ajuster la constante de proportion de l'unité
de régulation de type proportionnel.
de régulation de type proportionnel.
83) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79 caractérisé en ce que l'unité de régulation est de type proportionnel-intégral.
84) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 83 avec les moyens d'ajuster les constantes de proportion et d'in-tégration de l'unité de régulation de type proportionnel-intégral.
85) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79 caractérise en ce que l'unité de régulation est de type proportionnel-intégral-différentiel.
86) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 85 avec les moyens d'ajuster les constantes de proportion d'inté-gration et de différentiation de l'unité de régulation de type propor-tionnel-intégral-différentiel.
87) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79, avec une batterie laquelle permet de maintenir en mémoire les valeurs de température présélectionnées en cas de panne de l'alimentation du secteur.
88) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 80, 81 ou 83 avec une batterie laquelle permet de maintenir en mémoire les valeurs de température présélectionnées en cas de panne de l'alimentation du secteur.
89) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 85, avec une batterie laquelle permet de maintenir en mémoire les valeurs de température présélectionnées en cas de panne de l'alimentation du secteur.
90) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79, 80 ou 81 caractérisé en ce que le contrôleur électronique com-prend un microordinateur.
91) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 83 caractérisé en ce que le contrôleur électronique com-prend un microordinateur.
92) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 85, ou 87 caractérisé en ce que le contrôleur électronique com-prend un microordinateur.
93) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79, 80 ou 81 caractérisé en ce que le contrôleur électronique est un circuit intégré.
94) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 83 ou 85 caractérisé en ce que le contrôleur électronique est un circuit intégré.
95) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 87 caractérisé en ce que le contrôleur électronique est un circuit intégré.
96) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79, 80 ou 81 avec les moyens d'ajuster les températures extrêmales pouvant servir comme températures présélectionnées audit contrôleur électronique.
97) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 83 avec les moyens d'ajuster les températures extrêmales pouvant servir comme températures présélectionnées audit contrôleur électronique.
98) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 85 ou 87 avec les moyens d'ajuster les températures extrêmales pouvant servir comme températures présélectionnées audit contrôleur électronique.
99) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79 ou 80 où les unités de commutation de puissance du système de régulation de température sont éloignées du capteur thermique du détec-teur de température.
100) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79 ou 80 où le dispositif de variation de température est un radia-teur électrique et où les unités de commutation de puissance du système de régulation de température sont placées à même la plaque de recouvre-ment du radiateur.
101) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79, 80 ou 81 où un contrôleur électronique commande plus d'un dis-positif de variation de température.
102) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 83 ou où un contrôleur électronique commande plus d'un dis-positif de variation de température.
103) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 85 ou 87 où un contrôleur électronique commande plus d'un dis-positif de variation de température.
104) Contrôleurs électroniques tel que définis dans la reven-dication 79, 80 ou 81 ou plusieurs contrôleurs électroniques sont as-sociés au même dispositif de variation de température.
105) Contrôleurs électroniques tel que définis dans la reven-dication 83 où plusieurs contrôleurs électroniques sont as-sociés au même dispositif de variation de température.
106) Contrôleurs électroniques tel que définis dans la reven-dication 85, ou 87 où plusieurs contrôleurs électroniques sont as-sociés au même dispositif de variation de température.
107) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 79, 80 ou 81 caractérisé en ce que plusieurs groupes de température présélectionnées peuvent être programmées en mémoire et les moyens de faire appel à un groupe de valeurs de température présélectionnées par-ticulier.
108) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 83 caractérisé en ce que les températures présélectionnées en mémoire sont divisées en plusieurs groupes independants et les moyens de faire appel à un groupe de températures présélectionnées particulier.
109) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 85 ou 87 caractérisé en ce que les températures présélection-nées en mémoire sont divisées en plusieurs groupes independants et les moyens de faire appel à un groupe de températures présélectionnées par-ticulier.
110) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 81, 83 ou 85 caractérisé en ce que plusieurs groupes de constantes de proportion, d'intégration ou de différentiation de l'unité de régu-lation peuvent être programmées et les moyens de faire appel à un groupe de constantes particulier.
111) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, ou dans lequel le dispositif de variation de température est un système de ventilation.
112) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1, ou avec les moyens d'amorcer, de désamorcer ou d'asservir des dispositifs de régulation d'humidité lors d'un changement des valeurs binaires associées au détecteur de seuils du détecteur de mouvement et/ou au comparateur hystérésis du détecteur de lumière.
113) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 ou 79 dans lequel le dispositif de variation de température est un système d'air conditionné.
114) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 avec les moyens de déclencher un signal d'alarme au-dit contrôleur lors de la détection de mouvement par un détecteur de mouvement.
115) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 111 avec les moyens de déclencher un signal d'alarme audit contrô-leur lors de la détection de mouvement par un détecteur de mouvement.
116) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 1 ou 2 ou 3 avec les moyens de déclencher un signal d'alarme lorsque la température ambiante dépasse un seuil déterminé durant un temps déterminé.
117) Contrôleur électronique tel que défini dans la revendica-tion 111, 114 ou 115 avec les moyens de déclencher un signal d'alarme lorsque la température ambiante dépasse un seuil déterminé durant un temps déterminé.
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| CA000419062A CA1171938A (fr) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | Controleur automatique de temperature, de chauffage d'air conditionne et d'humidite sensible au mouvement et a la lumiere |
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